صخور تتنفس وتتحرك.. دراسة تكشف أسرار تآكل الأرض.. تحدد سرعة تآكل التلال والأنهار

جبال ترتفع، وسهول تنتشر، ومنحدرات تتراجع. أظهرت دراسة جديدة أن قوة الصخور نفسها يمكن أن تؤثر على معدلات التآكل بمقدار يصل إلى 20 مرة على امتداد 200 كيلومتر في جنوب البرازيل.

اختار الفريق هذا الساحل لثبات المناخ والحركة التكتونية، مما سمح بعزل تأثير نوع الصخر وحده على سرعة التغير.

قوة الصخور والتآكل

يستخدم الجيولوجيون مصطلح “الليثولوجيا” لوصف نوع الصخر وتركيبته، لشرح سبب انهيار بعض المنحدرات وثبات أخرى. فالصخور البركانية الصلبة تصمد أمام العوامل الجوية، بينما تنهار الصخور الرسوبية الأضعف بسرعة أكبر.

قاد البحث الدكتور ليندساي شونبوهام من جامعة تورونتو ميسيسوجا، المتخصصة في الجيومورفولوجيا التكتونية، أي العلاقة الطويلة بين حركة القشرة الأرضية والمناخ وعوامل السطح.

نُشرت الدراسة في مجلة Science Advances.

اختبر الفريق العلاقة بين قوة الصخر والتآكل عبر قياسات ميدانية مباشرة باستخدام مطرقة شميدت، جهاز نابض يقيس صلابة الصخور، مع تكرار القياسات آلاف المرات على طبقات مختلفة.

كما قاسوا التآكل عبر الحبيبات التي تجرفها الأنهار باستخدام نظير 10Be الكوني، وهو نظير نادر يتشكل عندما تصطدم الأشعة الكونية بالمعادن قرب سطح الأرض، ويعمل كساعة طبيعية لقياس معدل التآكل على مدى آلاف إلى ملايين السنين.

ما الذي كشفت عنه القياسات

يمتد الخط الميداني من هضبة عالية إلى منحدر حاد يصب في المحيط الأطلسي، حيث تتغير طبقات الصخور من صخور بركانية صلبة إلى طبقات رسوبية أضعف، ما يخلق مقاطع طبيعية للاختبار.

حيث تهيمن الحمم الصلبة، تقطع الأنهار ببطء، أما عند وجود الصخور الأضعف، فتتآكل القنوات والتلال بسرعة أكبر، ويخطو المنحدر كله إلى الوراء.

تواءمت بيانات الصلابة الميدانية مع معدلات التآكل المستخلصة من نظير البريليوم. فكلما زادت صلابة الصخور، قلت سرعة التآكل، عند ثبات المناخ والمستوى الأساسي.

تحسين توقعات التآكل

تعتمد العديد من نماذج المناظر الطبيعية على “قانون قوة النهر”، الذي يربط بين انحدار النهر وتدفق المياه وسهولة تآكل الصخور.

لكن التحليل أظهر أن الاختلافات في قوة الصخور نفسها يمكن أن تؤثر بنفس القدر على سرعة التآكل، حتى عند وجود انحدارات متشابهة.

هذا مهم لفهم التاريخ الأرضي وللتنبؤ بالمستقبل، إذ أن تجاهل نوع الصخر قد يؤدي إلى تفسير خاطئ لسجل رفع الأرض من خلال التضاريس.

كما يساعد على تحسين تقديرات المخاطر، حيث يمكن أن تتراجع المنحدرات بشكل غير متساوٍ عند وجود طبقات ضعيفة تحت صخور صلبة، مؤثرة على أماكن سقوط الصخور وتحولات القنوات.

قاعدة بيانات جديدة للصلابة

لم يقتصر الفريق على منطقة واحدة، بل جمع آلاف قراءات قوة الصخور في قاعدة بيانات عامة باسم “Thor”، لتنظيم قيم مطرقة شميدت حسب نوع الصخر وبيئته.

توفر “Thor” إمكانية استخدام قياسات ميدانية حقيقية بدلًا من الاعتماد على قيم عامة من الكتب، ما يحسن دقة النماذج دون الحاجة لتعقيد فيزيائي إضافي.

كما تتيح مقارنة عادلة بين مناطق مختلفة؛ فحوضان متشابهان في الانحدار قد يختلفان في سرعة التآكل إذا اختلف نوع الصخر.

قيمة استخدام النظائر الكونية

تسمح قياسات البريليوم بتقدير التغيرات البطيئة التي لا يمكن للبشر مراقبتها مباشرة. فالتركيز في حبيبات الرمال يكشف مدى فقدان التلال للمواد على مدى فترات طويلة، ما يوفر رابطًا بين السجلات الجيولوجية القصيرة والطويلة.

أهمية الدراسة على الصعيد العالمي

معظم القشرة القارية اليوم هادئة، ومع وجود مزيج متنوع من الصخور، يمكن أن تؤدي اختلافات القوة الصخرية إلى أنماط تآكل معقدة دون أي تأثير من التغير المناخي.

فهم صلابة الصخور يساعد على التنبؤ بمسار الأنهار، وتراجع الفواصل، واستمرار التلال، كما يساهم في تحسين إدارة الأرض وتخطيط المخاطر والنمذجة البيئية.